高山臺(tái)站立體防雷探析
更新時(shí)間：2021-03-18 09:04:28
四川廣播電視臺(tái)614 發(fā)射傳輸臺(tái)機(jī)房建在海拔3596米會(huì)理龍肘山頂孤峰之上，是四川省直屬微波臺(tái)海拔******的臺(tái)站，我們?cè)谶@里工作了29年，所經(jīng)...
四川廣播電視臺(tái)614 發(fā)射傳輸臺(tái)機(jī)房建在海拔3596米會(huì)理龍肘山頂孤峰之上，是四川省直屬微波臺(tái)海拔******的臺(tái)站，我們?cè)谶@里工作了29年，所經(jīng)歷的機(jī)房設(shè)備設(shè)施損壞，很多時(shí)候都是由雷擊引起的。有效防止雷擊對(duì)設(shè)備設(shè)施的損害成了我們工作的重中之重，也是確保安全傳輸、發(fā)射、播出任務(wù)******圓滿完成的重要條件之一，有效防止雷電對(duì)設(shè)備設(shè)施的損害是我臺(tái)工程技術(shù)人員思考和研究的重要課題之一，立體防雷理念的提出是我們多年防雷經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。
高山臺(tái)站采用單支接閃器的防雷局限性
避雷針的作用實(shí)質(zhì)上引雷作用，是將雷電引到自己身上來，避免了在它保護(hù)范圍內(nèi)其他物體遭受雷擊。我們?cè)诳紤]避雷時(shí)，一般都是******避雷針，單支避雷針一般都是對(duì)保護(hù)物的一個(gè)方向進(jìn)行有效避雷，***是從接閃器到地面以避雷針為軸的折線圓錐體形的有效保護(hù)范圍。而對(duì)于高山臺(tái)站來說，這一理論是有局限的。
在以前的教材和所學(xué)的知識(shí)中避雷針的工作原理是這樣的：當(dāng)雷雨天氣時(shí)，高層建筑物的上空出現(xiàn)帶有電荷的云層的時(shí)候，高層建筑物頂部和避雷針都被感應(yīng)上了大量的電荷，再由于避雷針頂端是尖銳的而且又高，此時(shí)避雷針頂端聚集的電荷******多，整個(gè)避雷針***被感應(yīng)聚集上了大部分的電荷。形象的比喻，此時(shí)避雷針***與帶云層形成了一個(gè)電容器，而避雷針頂端又尖銳，也***是電容器兩極板正對(duì)面積非常小，電容肯定很小，能容納的電荷***少。而它又聚集了大部分電荷，因此當(dāng)云層上帶有的電荷較多時(shí)，云層與避雷針之間的空氣***很容易被擊穿，而形成導(dǎo)體，形成通路。避雷針又是接地的，它***能把閃電電荷從保護(hù)的物體上方引向自己，并通過這一通道泄入大地，使其不對(duì)高層建筑物、設(shè)施、設(shè)備等構(gòu)成危害，以******它們安全。
以往，避雷桿上的接閃器一般采用針長(zhǎng)1-2 米，直徑不小于20平方毫米的鍍鋅圓鋼或直徑不小于25平方毫米的鍍鋅鋼管制成；接地引下線一般采用直徑不小于16平方毫米的鍍鋅圓鋼或截面積不小于25平方毫米的鍍鋅鋼管；接地體埋入地下深度不應(yīng)小于0.6 米，垂直接地體的長(zhǎng)度不應(yīng)小于2.5米，一般采用鍍鋅圓鋼或扁鋼，也可采用鍍鋅鋼絞線，其尺寸要求分別是：圓鋼直徑≥ 8平方毫米；扁鋼厚度≥ 4 平方毫米，截面積≥ 48 平方毫米，鋼絞線截面積≥25平方毫米。接地體的接地電阻（一般在4歐以下）必須達(dá)到要求。我們?cè)诰S護(hù)中發(fā)現(xiàn)，有的避雷針已經(jīng)嚴(yán)重不符合GB標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。
雷擊案例說明，高山臺(tái)站防雷需要全方位考慮
避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算理論都是建立在避雷針及保護(hù)物都是在平面上的理想化狀態(tài)，即雷擊是從避雷針及保護(hù)物的上方發(fā)生的。高山臺(tái)站的雷電會(huì)從臺(tái)站的上、下、左、右、前、后六方而來。避雷***要考慮被保護(hù)物的上、下、左、右、前、后六方。
（1）1989 年，會(huì)理縣廣播局工程技術(shù)人員到龍肘山頂，踏勘選定縣廣播局電視轉(zhuǎn)播站地址，他們?cè)诜祷乜h城途中，沿山脊而下，在半山突遇強(qiáng)雷擊，有兩人，不幸身亡。證明，雷擊在半山也會(huì)發(fā)生。
（2）站在龍肘山頂，有時(shí)會(huì)看見山下雨打雷，大地顫抖，真正能感受到雷聲和閃電***在腳下。事實(shí)證明：雷電會(huì)發(fā)生在山下。
（3）龍肘山頂鐵塔高71米，按資料計(jì)算，它的防雷保護(hù)半徑應(yīng)該是71 米×15=106.5 米。然而位于鐵塔南面60米的縣林業(yè)局護(hù)林防火瞭望站遭受雷擊，站內(nèi)的照明線路全部被雷擊成小段小段的。證明，避雷針避雷理論在高山地區(qū)它的保護(hù)范圍沒那么大，它能防頂雷，但它防不了側(cè)雷、滾雷。
（4）614 臺(tái)的監(jiān)控探頭，***在71 米高的鐵塔下40米的機(jī)房墻外，原來一陣?yán)缀?，肯定損壞。不是探頭***是串口。40米***在106.5米的保護(hù)范圍內(nèi)呢，不一樣損壞。證明：避雷針避雷理論在高山地區(qū)需要擴(kuò)展。后來在探頭外加裝了避雷針和避雷小塔，614臺(tái)的監(jiān)控探頭才沒有因雷擊而損壞。
（5）614 臺(tái)機(jī)房的衛(wèi)星接收天線上的高頻頭，原來也是每次一陣?yán)缀?，肯定全部損壞，必須全部更換，一年下來損失幾十個(gè)。衛(wèi)星接收天線的位置也是建在71米高的鐵塔四周30-40米的地方。按避雷針避雷理論也是在保護(hù)范圍內(nèi)，然而每次都是遭受無情的雷擊！嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞后面連接的設(shè)備。后來，我們?cè)谛l(wèi)星接收天線的四周都加裝了避雷針。并將避雷針連接，形成一個(gè)立體的四方體，并將衛(wèi)星接收天線（被保護(hù)物）置于由避雷針連接而成的立體四方體之中。現(xiàn)在好幾年過去了。我臺(tái)的高頻頭和設(shè)備沒有因雷擊而損壞過。
（6）在輸電線路的維護(hù)中，加裝避雷線也是***直接***有效的避雷措施之一，安裝避雷線***開始***能夠?qū)€路的電流電壓實(shí)施分流，即便是受到了電擊，也能夠有效減少流過桿塔的雷電流，避免雷擊的傷害。此外，因?yàn)楸芾拙€與導(dǎo)線存在聯(lián)合作用，還能夠降低線路絕緣體的電壓與感應(yīng)過電壓，進(jìn)而減少雷害的影響。同時(shí)，避雷線能夠?qū)?dǎo)線具有相應(yīng)的屏蔽作用，為了讓這種屏蔽效果更好，讓雷電很難擊中導(dǎo)線，我們一般使用避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角來完成，通常情況下，保護(hù)角控制在10-30度的范圍之內(nèi)。
特別對(duì)于海拔高、輸電線路又無法繞開的雷擊區(qū)孤立山峰，對(duì)這一特殊地段，傳統(tǒng)意義上只考慮了頂部安裝避雷線防雷。然而雷擊會(huì)從上、下、左、右四面而來，故應(yīng)考慮在輸電導(dǎo)線的上、下、左、右四面加裝避雷線，用立體避雷的方法，來解決這一特殊地段的避雷問題。
綜上所述，針對(duì)高山臺(tái)站的避雷而言，書本上的避雷針避雷理論是不夠的。所以，高山臺(tái)站應(yīng)將被保護(hù)物置于立體的避雷空間內(nèi)，才能有效地避免被保護(hù)物直接遭受雷擊，保障設(shè)備的安全******性。
高山臺(tái)站采用單支接閃器的防雷局限性
避雷針的作用實(shí)質(zhì)上引雷作用，是將雷電引到自己身上來，避免了在它保護(hù)范圍內(nèi)其他物體遭受雷擊。我們?cè)诳紤]避雷時(shí)，一般都是******避雷針，單支避雷針一般都是對(duì)保護(hù)物的一個(gè)方向進(jìn)行有效避雷，***是從接閃器到地面以避雷針為軸的折線圓錐體形的有效保護(hù)范圍。而對(duì)于高山臺(tái)站來說，這一理論是有局限的。
在以前的教材和所學(xué)的知識(shí)中避雷針的工作原理是這樣的：當(dāng)雷雨天氣時(shí)，高層建筑物的上空出現(xiàn)帶有電荷的云層的時(shí)候，高層建筑物頂部和避雷針都被感應(yīng)上了大量的電荷，再由于避雷針頂端是尖銳的而且又高，此時(shí)避雷針頂端聚集的電荷******多，整個(gè)避雷針***被感應(yīng)聚集上了大部分的電荷。形象的比喻，此時(shí)避雷針***與帶云層形成了一個(gè)電容器，而避雷針頂端又尖銳，也***是電容器兩極板正對(duì)面積非常小，電容肯定很小，能容納的電荷***少。而它又聚集了大部分電荷，因此當(dāng)云層上帶有的電荷較多時(shí)，云層與避雷針之間的空氣***很容易被擊穿，而形成導(dǎo)體，形成通路。避雷針又是接地的，它***能把閃電電荷從保護(hù)的物體上方引向自己，并通過這一通道泄入大地，使其不對(duì)高層建筑物、設(shè)施、設(shè)備等構(gòu)成危害，以******它們安全。
以往，避雷桿上的接閃器一般采用針長(zhǎng)1-2 米，直徑不小于20平方毫米的鍍鋅圓鋼或直徑不小于25平方毫米的鍍鋅鋼管制成；接地引下線一般采用直徑不小于16平方毫米的鍍鋅圓鋼或截面積不小于25平方毫米的鍍鋅鋼管；接地體埋入地下深度不應(yīng)小于0.6 米，垂直接地體的長(zhǎng)度不應(yīng)小于2.5米，一般采用鍍鋅圓鋼或扁鋼，也可采用鍍鋅鋼絞線，其尺寸要求分別是：圓鋼直徑≥ 8平方毫米；扁鋼厚度≥ 4 平方毫米，截面積≥ 48 平方毫米，鋼絞線截面積≥25平方毫米。接地體的接地電阻（一般在4歐以下）必須達(dá)到要求。我們?cè)诰S護(hù)中發(fā)現(xiàn)，有的避雷針已經(jīng)嚴(yán)重不符合GB標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。
雷擊案例說明，高山臺(tái)站防雷需要全方位考慮
避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算理論都是建立在避雷針及保護(hù)物都是在平面上的理想化狀態(tài)，即雷擊是從避雷針及保護(hù)物的上方發(fā)生的。高山臺(tái)站的雷電會(huì)從臺(tái)站的上、下、左、右、前、后六方而來。避雷***要考慮被保護(hù)物的上、下、左、右、前、后六方。
（1）1989 年，會(huì)理縣廣播局工程技術(shù)人員到龍肘山頂，踏勘選定縣廣播局電視轉(zhuǎn)播站地址，他們?cè)诜祷乜h城途中，沿山脊而下，在半山突遇強(qiáng)雷擊，有兩人，不幸身亡。證明，雷擊在半山也會(huì)發(fā)生。
（2）站在龍肘山頂，有時(shí)會(huì)看見山下雨打雷，大地顫抖，真正能感受到雷聲和閃電***在腳下。事實(shí)證明：雷電會(huì)發(fā)生在山下。
（3）龍肘山頂鐵塔高71米，按資料計(jì)算，它的防雷保護(hù)半徑應(yīng)該是71 米×15=106.5 米。然而位于鐵塔南面60米的縣林業(yè)局護(hù)林防火瞭望站遭受雷擊，站內(nèi)的照明線路全部被雷擊成小段小段的。證明，避雷針避雷理論在高山地區(qū)它的保護(hù)范圍沒那么大，它能防頂雷，但它防不了側(cè)雷、滾雷。
（4）614 臺(tái)的監(jiān)控探頭，***在71 米高的鐵塔下40米的機(jī)房墻外，原來一陣?yán)缀?，肯定損壞。不是探頭***是串口。40米***在106.5米的保護(hù)范圍內(nèi)呢，不一樣損壞。證明：避雷針避雷理論在高山地區(qū)需要擴(kuò)展。后來在探頭外加裝了避雷針和避雷小塔，614臺(tái)的監(jiān)控探頭才沒有因雷擊而損壞。
（5）614 臺(tái)機(jī)房的衛(wèi)星接收天線上的高頻頭，原來也是每次一陣?yán)缀?，肯定全部損壞，必須全部更換，一年下來損失幾十個(gè)。衛(wèi)星接收天線的位置也是建在71米高的鐵塔四周30-40米的地方。按避雷針避雷理論也是在保護(hù)范圍內(nèi)，然而每次都是遭受無情的雷擊！嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞后面連接的設(shè)備。后來，我們?cè)谛l(wèi)星接收天線的四周都加裝了避雷針。并將避雷針連接，形成一個(gè)立體的四方體，并將衛(wèi)星接收天線（被保護(hù)物）置于由避雷針連接而成的立體四方體之中。現(xiàn)在好幾年過去了。我臺(tái)的高頻頭和設(shè)備沒有因雷擊而損壞過。
（6）在輸電線路的維護(hù)中，加裝避雷線也是***直接***有效的避雷措施之一，安裝避雷線***開始***能夠?qū)€路的電流電壓實(shí)施分流，即便是受到了電擊，也能夠有效減少流過桿塔的雷電流，避免雷擊的傷害。此外，因?yàn)楸芾拙€與導(dǎo)線存在聯(lián)合作用，還能夠降低線路絕緣體的電壓與感應(yīng)過電壓，進(jìn)而減少雷害的影響。同時(shí)，避雷線能夠?qū)?dǎo)線具有相應(yīng)的屏蔽作用，為了讓這種屏蔽效果更好，讓雷電很難擊中導(dǎo)線，我們一般使用避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角來完成，通常情況下，保護(hù)角控制在10-30度的范圍之內(nèi)。
特別對(duì)于海拔高、輸電線路又無法繞開的雷擊區(qū)孤立山峰，對(duì)這一特殊地段，傳統(tǒng)意義上只考慮了頂部安裝避雷線防雷。然而雷擊會(huì)從上、下、左、右四面而來，故應(yīng)考慮在輸電導(dǎo)線的上、下、左、右四面加裝避雷線，用立體避雷的方法，來解決這一特殊地段的避雷問題。
綜上所述，針對(duì)高山臺(tái)站的避雷而言，書本上的避雷針避雷理論是不夠的。所以，高山臺(tái)站應(yīng)將被保護(hù)物置于立體的避雷空間內(nèi)，才能有效地避免被保護(hù)物直接遭受雷擊，保障設(shè)備的安全******性。
